一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构的制作方法

本发明涉及一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，特别是可实现快速制造、快速装配和快速测试的微型控制力矩陀螺。

背景技术：

控制力矩陀螺属于空间飞行器姿态控制执行部件，是长寿命、高精度空间飞行器最为理想的姿态控制执行部件，也是具有姿态机动需求的敏捷卫星平台的理想姿态控制执行部件。美国和俄罗斯早在上个世纪50年代就开展了控制力矩陀螺的研制工作，并于上世纪60年代起相继将研制的控制力矩陀螺成功地应用于和平号空间站、天空实验室和国际空间站等大型航天器上。

目前，控制力矩陀螺有两种结构形式：普通陀螺式结构和悬臂式结构。普通陀螺式结构具有抗力学环境能力强、适于采用减速器以降低整机功耗的优点，但结构尺寸大、重量大。悬臂式结构具有结构紧凑、体积小、重量轻的优势，但抗力学环境性能差、而且转子组件的质心需要调整才能处于框架驱动组件的旋转中心。根据国内外工程经验，大中型控制力矩陀螺(角动量大于50nms)一般采用普通陀螺式结构，而小型控制力矩陀螺(角动量小于5～50nms)一般采用悬臂式结构。无论是普通陀螺式结构还是悬臂式结构，都具有结构复杂、尺寸大的特点，无法满足微型控制力矩陀螺的需求。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于微型控制力矩陀螺的总体结构，具有结构紧凑、重量轻的优点，能够有效减小控制力矩陀螺的重量、外形尺寸与零组件数量，而且采用模块化结构，能够实现快速制造、快速装配与快速测试；本发明可保证框架转子组件的质心精确处于框架驱动组件的旋转中心，无需任何调整。

本发明的技术方案是：一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，包括框架转子组件、连接定位环、框架驱动组件；框架转子组件与框架驱动组件通过连接定位环进行定位与连接，确保框架转子组件通过框架驱动组件的旋转中心。

所述框架转子组件与框架驱动组件为单端连接。

所述框架驱动组件采用内圈固定、外圈旋转的结构。

所述框架驱动组件包括固定轴、旋转壳、内加载环、外加载环、旋转壳锁紧螺母、固定轴锁紧螺母、轴承和框架电机；

框架驱动组件的内加载环、外加载环位于一对轴承之间，用于保证轴承的预载；旋转壳锁紧螺母与旋转壳连接、固定轴锁紧螺母与固定轴连接，用于轴承的轴向锁紧；框架电机的外壳安装在固定轴的内部；旋转壳、框架转子组件通过螺钉与连接定位环连接；框架电机的输出轴通过顶丝与框架转子组件固定连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明中微型控制力矩陀螺采用模块化结构，由框架转子组件、框架驱动组件和连接定位环组成，各组成部分是独立的模块，具有完全互换性，可以独立制造、独立装配和独立测试，能够实现微型控制力矩陀螺的快速制造；

(2)本发明中微型控制力矩陀螺的框架电机安装在固定轴内，结构紧凑、尺寸小、重量轻；框架转子组件与框架驱动组件为单端连接，有效减少了零组件数量。

(3)本发明中框架驱动组件、框架转子组件通过连接定位环定位与连接，确保框架转子组件的质心精确通过框架驱动组件的旋转中心，精度高，且无需调整，大大简化了装配过程。

附图说明

图1为本发明可模块化微型控制力矩陀螺结构图；

图2为本发明框架驱动组件结构图；

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，包括框架转子组件1、连接定位环3、框架驱动组件4；框架转子组件1与框架驱动组件4通过连接定位环3进行定位与连接，确保框架转子组件1通过框架驱动组件4的旋转中心，而无需任何调整。

框架转子组件1与框架驱动组件4为单端连接，可以有效的减少零组件的数量，减小控制力矩陀螺的体积与重量，实现小型化与轻量化。

如图2所示，框架驱动组件4采用内圈固定、外圈旋转的结构；框架驱动组件4由固定轴21、旋转壳26、内定位环24、外定位环23、旋转壳锁紧螺母22、固定轴锁紧螺母27、轴承25和框架电机28组成；

框架驱动组件4的内加载环24、外加载环23位于一对轴承25之间，用于保证轴承25的预载，旋转壳锁紧螺母22与旋转壳26连接、固定轴锁紧螺母27与固定轴21连接，用于轴承25的轴向锁紧；

框架电机28的外壳安装在固定轴21的内部；能够有效利用内部空间，有利于减小结构尺寸、降低重量；

旋转壳26、框架转子组件1通过螺钉5与连接定位环3连接；框架电机28的输出轴通过顶丝2与框架转子组件1固定连接。

基于本发明提供的一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，还可以实现微型控制力矩陀螺能够实现微型控制力矩陀螺的快速制造；因为各组成部分是独立的模块，具有完全互换性，可以独立制造、独立装配和独立测试。

基于本发明提供的一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，由于框架转子组件与框架驱动组件通过连接定位环定位，因此可以保证转子的质心精确处于框架驱动组件的旋转中心，而无需任何调整。

基于本发明提供的一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，由于框架电机安装在固定轴内，而且框架转子组件与框架驱动组件为单端连接，因此有效减小微型控制力矩陀螺的体积、重量与零组件数量。

技术特征：

技术总结
一种模块化微型控制力矩陀螺总体结构，包括框架转子组件、框架驱动组件和连接定位环；其中，框架驱动组件由旋转壳、固定轴、内加载环、外加载环、旋转壳锁紧螺母、固定轴锁紧螺母、轴承和框架电机组成，框架电机的外壳安装在固定轴内；框架转子组件与框架驱动组件通过连接定位环定位，保证转子的质心精确处于框架驱动组件的旋转中心；框架驱动组件的旋转壳、框架转子组件与连接定位环通过螺钉连接；框架驱动组件的框架电机输出轴与框架转子系统的框架连接，并通过连接顶丝固定。本发明能够实现快速制造、快速装配与快速测试，还能够有效减小控制力矩陀螺的重量与外形尺寸，而且可保证框架转子组件的质心精确处于框架驱动组件的旋转中心。

技术研发人员：李刚;来林;田兴;武登云;伏蓉;魏大忠;闫素娜;刘景辉
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：2017.07.28
技术公布日：2018.01.05